Mucizevî Mekanizma: DNA Tamiri

Teknolojik âletler ve makinelerle dolu bir dünyada yaşıyoruz. En iyi markalardan alsak bile bir gün geliyor arabamız, bilgisayarımız ve televizyonumuz bozuluyor. Onları ya yenisiyle değiştirmek mecburiyetinde kalıyor veya tamiri mümkünse tamirciye götürüyoruz. Hiç eskimeyen ve yüz yıl hiç bozulmadan çalışan bir televizyon yapmak şimdilik bir hayal! Ama insanoğlunun vücudunda Rabb'imizin izniyle kendisini tamir edebilecek potansiyelle donatılmış mu'cizevî bir sistem var: DNA tamir sistemi.

Yaratılan her şey eskimeye ve yıpranmaya mahkûmdur. Cansız eşya gibi canlı varlıklar da zamanın acımasız çarkları arasından geçerken yıpranmaya ve bazı kusurlar göstermeye başlıyor. Bir mânâda ihtiyarlık "vücudumuzu teşkil eden organ ve dokuların yıpranması ve arızalar göstermeye başlaması" olarak da tarif edilebilir. Aslında biz daha doğarken yaşlanmaya başlıyoruz. Ancak doku ve organlarımızın arızalar çıkararak fıtrî bir yaşlanma sürecine girmesi çok yavaş ilerlemektedir.

Hücrelerimizin beyni ve biyolojik süreçlerin şifrelendiği esas merkez durumundaki DNA molekülünde zaman zaman çeşitli faktörlere bağlı olarak kopmalar ve eksilmeler meydana gelebilir. Böylece ortaya çıkan kusurlu bilgilere göre üretilen eksik ve yanlış proteinler, zamanla vücudun umumî metabolizma âhenginde aksamalara sebep olmaya başlar. Fakat kaderin ve imtihan sırrının gereği, bu arızaların hepsi zararlı ve ölümle neticelenecek bir değişikliğe sebep olmaz. Bir kısım arızalar çok mükemmel bir tamir mekanizması ile vücut için zararlı bir seviyeye gelmeden düzeltilir. Zaten bu mu'cizevî tamir mekanizması DNA programına konulmasaydı, canlı türlerinin bütünlüklerini korumaları mümkün olamayacak ve başta kanser olmak üzere her türlü hastalık çok yaygın bir şekilde canlıları tehdit edecekti.

Bu tamir mekanizmasında, DNA'nın orijinal -yani bozulmamış- bilgi kodları şablon alınıp üretilen proteinler, gerektiğinde DNA'nın tamiri için kullanılabilir. "DNA tamiri"ni açıklamadan önce, DNA hasarının ne olduğuna ve bu hasarın nasıl oluştuğuna bir göz atalım:

DNA (deoksiribo nükleik asidi) canlıları oluşturan dört ana makromolekülden (diğerleri karbonhidratlar, yağlar ve proteinler) biridir. Nükleotid adı verilen dört farklı temel molekülden yapılmış olan DNA, nükleotidlerin dizilimine bağlı olarak protein üretiminde kullanılır. Zamanı gelince, üretilen bu proteinler kendilerine verilen vazife gereği hücredeki metabolik reaksiyonlarda rol oynar. Genetik bilgi doğru bir şekilde kopyalanır ve nesilden nesile geçer. Böylelikle genetik bilgiyle ebeveynin karakteristik özellikleri devam ettirilir ve yavrunun hayatiyeti için gerekli bilgi temin edilir. Cinsiyetimiz, şahsiyetimizin önemli bir kısmı ve fizikî özelliklerimiz (göz rengi, saç rengi vb.) vücudumuzda tesis edilmiş olan biyolojik nizamın bir parçası olan DNA'da kaydedilmiş kodlarla belirlenmiştir. Yaşlanma bile zahirî sebep olarak kromozomlar hâlinde sarılıp paketlenmiş DNA'nın zamanla kısalması neticesinde meydana gelir.

DNA, birbirine zıt, iki sarmaldan (zincir) oluşan sağlam bir moleküldür. Her bir sarmal boyunca şeker ve fosfatı birlikte tutan kovalent bağlar vardır ve DNA'nın karşılıklı iki sarmalı birbirine hidrojen bağları ile bağlıdır. Bu bağlar yeterince kuvvetli midir? Hiç kırılmazlar mı? Gerektiği gibi çalışabilmek için DNA hiç mi bakıma ihtiyaç duymaz? Bu dünyadaki her şey gibi, DNA da bazı fevkalade şartlarda kırılabilir (Şekil–1). DNA'nın yapısında hasara sebep olabilen fizikî ve kimyevî faktörlere "mutagen" denir. Mutagenler hem iç (normal metabolizma sırasında oluşan yan ürünler, serbest kökler vb. gibi) hem de dış (ultraviyole ışınları, bazı zehirli kimyevî gıda maddeleri vb. gibi) kaynaklı olabilir. Ayrıca DNA hücre bölünmesi sırasında kendisini sentezlerken de zarar görebilir. Kader açısından hikmetli programlar gereği enzim sentezlerinde hatalar veya nükleotidlerin normalde olması gereken yerin dışındaki bir yere eklenmesi görülebilir. İlmî çalışmalara göre, çevre faktörleri veya hücre içerisindeki normal metabolizma sırasında oluşan DNA hasarı, bir günde bir hücrede 1.000'den 1.000.000'a kadar olan miktarlarda görülebilir. Bu, insan genindeki 6 milyar bazın (3 milyar baz çifti) sadece % 0.000165'ini oluştururken, önemli genlerdeki (meselâ tümör bastırıcı geni) tamir edilmemiş hasarlar, hücrenin faaliyetlerini yerine getirmesine engel olur ve kanser riskini önemli ölçüde artırır.

DNA'ya zarar verebilecek çok sayıda iç ve dış faktör olmasına rağmen, aslında bu arızalar çok az ortaya çıkar, büyük bir kısmı da bu süreci tamamen geriye çevirecek DNA tamir mekanizması ile zararsız hâle getirilir. DNA'da hasar oluşuruz oluşmaz, sensor (alıcı) proteinler tarafından akıllı bir beyin varmış gibi (!) idrak edilir. Bu sensor proteinler herhangi bir çıkıntı veya kırık var mı diye DNA'yı sürekli tarar. Hasar tespit edilir edilmez, bu proteinler arızalı bölgeyi etiketler ve DNA tamiri başlatılır. Hasara karşı ikinci bir tedbir ise, DNA hasar kontrol noktası denen bir mekanizma vasıtasıyla sağlanır (Şekil–1). Bu mekanizma aktive edildikten sonra hücre bölünmesi ertelenir veya değişikliğin yeni hücreye geçmesini engellemek maksadıyla durdurulur.

Hasar, DNA zincirlerinin bazen sadece birinde, bazen de ikisinde birden oluşabilir. Hasarın nerede ve nasıl ortaya çıktığına bağlı olarak, farklı türdeki DNA hasarlarına karşı farklı DNA tamir sistemleri vardır. Şekil–2'de orijinal, sağlam DNA ile hasarlı DNA arasındaki farkı görebiliriz. Ayrıca farklı kusurların tamirinden mesul DNA tamir sistemleri de yine Şekil–2'de gösterilmiştir. Bugüne kadar, DNA'da oluşan hasarları tamir eden yaklaşık 150 kadar gen ortaya çıkarılmıştır. Bu sayı, toplam gen sayımızın (~30.000: Gen Haritası Projesi Konsorsiyumu'nun tahminine göre) çok küçük bir kısmını teşkil eder. Buna bağlı olarak, son yıllardaki çalışmalar hususi bir DNA tamir tipi için önemli olan genlerin, aslında farklı tamir sistemleri için de gerekli olduğunu göstermeye başlamıştır. DNA'nın karşılaştığı çok sayıdaki zorluklara karşılık bu kadar az sayıda gen ile DNA tamiri görevinin mükemmel bir şekilde yürütülmesi sistemin mu'cizevîliğini göstermektedir. Şekil–3'te özel bir tamir mekanizması olan Nükleotid Kesim Tamiri görülmektedir. Şeklin yukarı kısmında ültraviyole ışınları DNA'da hasar meydana getirmekte, daha sonra DNA tamiri başlatılmakta ve hasar belirlenmektedir. Tamirden mesul (farklı renklerde dairelerle gösterilen) proteinler, DNA'yı, orijinal şekline dönüştürmek için birbiri ardınca muntazam bir şekilde harekete geçirilmektedir.

Eğer DNA'daki hasar tamir edilemeyecek kadar ağır ve büyük ise, hasarlı DNA'nın bulunduğu hücreler "apoptosis (hücre ölümü)" diye adlandırılan bir süreçle ortadan kaldırılır veya bu hücrelerde mutasyon oluşur. Mutasyon, DNA'da meydana gelen kalıcı değişim demektir. İnsanların çoğu mutasyonları zararlı zannetseler de, mutasyonlar bazen zararsız da olabilir ve hattâ DNA'da meydana geldikleri yere göre faydalı bile olabilirler. Ancak bu durum canlıya yeni ve faydalı bir anatomik yapı, organ veya fizyolojik bir mekanizma eklemek demek değildir. Evrimcilerin ısrarla üzerinde titredikleri mutasyonla maalesef hiçbir yeni ve daha üstün bir organ canlıya eklenmez. Buradaki faydalı mutasyondan kastımız, canlının immün sistemindeki hücrelerin virüs, bakteri veya diğer zararlı tesirlere karşı uygun antikorlar üreterek mücadele gücünü artırmasıdır. Bu mutasyonlar da tesadüfî ve gelişigüzel olmayıp, yine potansiyel olarak DNA'nın yaratılışında işlenmiş bilgilerdir. Ölüme ve hastalıklara perde olması için bazı mutasyonlar menfi şartlarda birçok genetik hastalığın yanında kansere de sebep olabilir (Tablo–1). Bu tablo da tamir sistemlerinin zayıflığından kaynaklanan birçok farklı hastalığı görebiliriz. Ancak yukarıda da zikredildiği gibi tamir sistemlerinin (bize göre) yetersiz veya zayıflığına Yaratıcı'nın (hâşâ!) yetersizliği ve eksikliği olarak bakılmamalı, ecele ve imtihanlara vesile olması açısından bakılmalıdır.

DNA hasar nispeti hücrenin tamir kapasitesini aşarsa, hasarların birikimi hücrede fonksiyon bozukluklarına yol açar ve erken yaşlılığa bile sebep olabilir. Biyolojik olarak, yaşlanma hücre bölünmesinin durması neticesinde oluşan ve geri dönüşü olmayan bir durumdur; DNA uçlarının (telomer) kısalmasına karşı aslında korucuyu bir tedbirdir. Hücredeki yaşlanma, hücrenin fizikî varlığının organizma için gerekli olduğu durumlarda "apoptosis"e fonksiyonel bir alternatif olarak hizmet görür. Böylelikle yaşlanma bir yerde, hasarlı DNA'ya sahip hücreyi yanlış bölünmeden koruyan son karakol mekanizması olarak hizmet eder.

Diğer bir taraftan DNA tamir mekanizmasının çok iyi çalıştığı canlılar da mevcuttur. Bunlardan biri olan, "Deinococcus radioduran"lar araştırmacılar için cazibe unsuru olagelmiş bugüne kadar bilinen radyasyona en dayanıklı mikroorganizmalardır. Bu mikroorganizmalar, gelişmiş DNA tamiri sayesinde radyoaktiviteye karşı olağanüstü bir dayanıklılık gösterir.

DNA'da çeşitli faktörlere bağlı olarak hasarlar ve kusurlar ortaya çıkmasaydı veya hiçbir tamir mekanizması olmasaydı ne olurdu? Her iki durum da imtihan sırrına ve ekosistemdeki dengeye aykırı olurdu. DNA hep düzgün çalıştırılsa ve hasar meydana gelmese, sebepler plânında yaşlılık ve ölüm olmazdı. Yeryüzünde kaos ve kirlilik oluşur, ekosistem ölümsüz canlıları beslemeye yetmezdi. Aksine tamir mekanizması olmasaydı bu durumda da hastalıklar, anomaliler ve ölümler çok çok fazla olur, insanlar huzur bulamazdı. Hâlihazırda yaşadığımız durumda ise gençlik-yaşlılık, sağlık-hastalık, iyileşme ve ölme gibi durumlar insanları şükre ve tefekküre sevk edecek, korku-ümit arası dua etmemize vesile olacak şekildedir. Tabii ki "DNA kendi kendini tamir etmesini nasıl öğrenmiştir?" gibi bir soruyu, kudreti ve ilmi sonsuz Rabb'imize dayandırmadan, evrimle izah etmek asla mümkün değildir.

Kaynaklar:
- DNA tamir çizgi filmi: http://www.wsu.edu/~smerdon/index.html.
- Lodish H, Berk A., Matsudaira P, Kaiser CA, Krieger M, Scott MP, Zipursky SL, Darnell J. (2004). Molecular Biology of the Cell, p. 963. WH Freeman: New York, NY. 5th ed.
- Bir insanın gen haritası. The International Human Genome Mapping Consortium. Nature 409, 934–941 (15 February 2001)
- http://www.riken.jp/engn/r-world/info/release/press/2005/050609_2/index.html.
- Wood RD, Mitchell M, Lindahl T. Human DNA repair genes, 2005. Mutat Res. 2005 Sep 4;577(1-2):275-83.
- Tom Strachan, Andrew Read. 2003. Human Molecular Genetics. John Wiley & Sons Inc.
- http://bbrp.llnl.gov/repair/html/overview.html.
- http://biology-pages.info.
- Şekil–1: http://www.rndsystems.com.
- Şekil–2: http://bbrp.llnl.gov/repair/html/overview.html (Modified).
- Şekil–3:https://eapbiofield.wikispaces.com/16+shep?f= print.

(Hasan ALTINBAŞAK)